2019 Fiscal Year Research-status Report
高速イオン伝導が可能な電子－イオン混合伝導性有機材料の創成と伝導メカニズムの解明
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19K15396
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
正村 亮 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (50757599)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 混合伝導 / イオン伝導 / シングルイオン伝導 / π共役系ポリマー / イオン液体型ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電子伝導体と、イオン伝導体とを精密に複合化させ、1種類の材料中で電子伝導とイオン伝導を同時に有する、「新規混合伝導性有機材料」の創成を行うことを目的とした研究を進めている。このような材料中では、電子・イオンそれぞれが独立した伝導性を示す、あるいはお互いが協同的な伝導性を示すことも考えられ、有機系電子デバイス設計において、極めて重要な知見となる。さらに、このような材料での分子構造やバルク構造と、電子・イオン伝導性との相関を調査し、「高効率なイオン伝導性が発現する混合伝導性有機材料」を開発し、二次電池をはじめとした、エネルギーデバイスへの応用を目指す。
令和元年度は、混合伝導性ポリマーの合成を目指し、ポリマーの構成パーツとなる、各モノマーの分子設計と合成法の探索を行った。特に本研究においては、高速イオン伝導が発現する新規有機材料の開発が研究テーマであるため、そのイオン伝導部位を担う、イオン性モノマーの分子設計が重要となってくる。イオン伝導性ポリマーについては、過去多くの材料が報告されており、最近の報告ではイオン伝導性の向上も著しい。申請者はその中でもシングルイオン伝導性に着目し、過去の研究例と量子化学計算を元に、イオン伝導性に優れると考えられるオリジナルな分子設計を考案し、そのモノマー合成戦略及びポリマー合成手法の開発を中心とした検討を行った。現在は、モノマー合成法およびポリマー合成法について確立しつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年度は、イオン性モノマーの検討に時間がかかり、当初計画していた混合伝導性ブロックポリマーの合成までは達成できなかった。しかしながら、本研究の中心となるイオン性モノマーの設計・合成の目処がたったため、全体の進捗としては大きな遅れはないと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降、混合伝導性を有する新規材料の合成を行う。具体的には、π共役系ーイオン伝導性ブロックポリマーを検討しているため、まずはそのブロックポリマーを合成し、伝導度測定をはじめとした各種物性測定を実施する。また、各ブロックポリマーが形成する相分離構造と伝導度との相関を検証し、その結果をモノマー設計にフィードバックしていく予定である。
さらに、各キャリア（イオン・電子）輸送機能を個別に評価するため電気化学的手法に加えて、パルス磁場勾配NMR法やTime-of-flight法についても検討予定である。
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| Causes of Carryover |
研究を進める上で、プロトン伝導度を測定する必要性が出てきた。そのため、次年度にプロトン伝導度測定用セル、および測定に必要となる消耗品類を購入予定である。
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